Определяне на обеми изкоп/насип чрез въздушно заснемане
Всеки геодезист се е сблъсквал с необходимостта от геодезическо заснемане за определяне на количества изкоп или насип на земна маса. Допреди около 7–8 години този процес най-често се извършваше с тотална станция или GPS. Заснемаше се прилежащият терен около обекта или се използваха данни от предходно заснемане, след което започваше обхождане по самия изкоп или насип. Колкото повече характерни точки се измерят, толкова по-прецизно е изчислението, което изисква пълно обхождане на терена – често включващо катерене по насипи или спускане в дълбоки изкопи.
В подобни условия заснемането често се оказва енергоемко, а понякога и практически невъзможно. Безрефлекторното измерване с тотална станция значително улеснява работата в труднодостъпни зони, но фиксирането на характерни точки, описващи реалната форма на терена, не винаги е достатъчно точно.
Съществен напредък настъпи с навлизането на комерсиални дронове, особено на такива, оборудвани с GNSS приемници. Това доведе до значително повишаване на точността при фотограметричната обработка. Получените облаци от точки след обработка на снимките имат много по-висока гъстота в сравнение с ръчно измерените, което значително повишава прецизността при изчисляване на земни маси спрямо традиционната триангулация.
С масовото и леснодостъпно използване на цифровата фотограметрия обаче се появиха и нови предизвикателства. Обработката на заснеманията и създаването на цифров модел на терена (DEM) е изключително сложен математически процес, който изисква сериозен изчислителен ресурс. Макар крайните изчисления да се свеждат до няколко команди в специализиран софтуер, тяхното правилно прилагане предполага фундаментални познания по принципите на фотограметрията, за да се изберат коректни параметри при създаване на моделите.
Основен недостатък при фотограметричното определяне на обеми остава растителността. Ако в обхвата на обекта има дървета, често се налага допълнително заснемане от различни ъгли, за да се опише по-точно контурът им и да бъдат изключени от модела. Докато това е сравнително постижимо при висока растителност, при гъсти храсти влиянието върху модела става практически невъзможно за елиминиране – особено когато се цели определяне на теренното ниво под тях.
В този контекст, чрез нарастващата роля на безпилотните летателни апарати (БЛА) в геодезията се прави нова голяма крачка с интеграцията на LiDAR камери.
LiDAR (Light Detection and Ranging) е технология за дистанционно измерване, която използва лазерен лъч за сканиране и събиране на информация за разстоянието до обекти. Най-общо казано, тя „изстрелва“ хиляди лазерни импулси в секунда и измерва времето за тяхното отразяване обратно до сензора. Така се създава триизмерен облак от точки, описващ формата и височината на терена и обектите върху него
Технологията е позната отдавна, но до скоро LiDAR камерите струваха стотици хиляди долари и се използваха само от ограничен брой специализирани фирми. През последните 1–2 години цената им значително намаля, което ги направи много по-достъпни за по-широка употреба.
Основни предимства на LiDAR спрямо фотограметрията:
- Много висока точност (2-3см. при височина на полет 150м) – особено подходящ за създаване на цифрови модели на терена (DTM), дори при наличие на растителност.
- Проникване през растителност – лазерният лъч преминава между листа и клони, достигайки до земната повърхност. Това прави LiDAR изключително ценен в гористи или обрасли райони.
- Изключително гъст облак от точки – с плътност често над 100 точки на квадратен метър.
Заключение
Изборът на метод за измерване на обеми зависи от конкретните условия на терена, нужната точност и наличния бюджет. Тоталната станция остава надеждно решение при малки обекти или когато се търси максимален контрол върху измерените точки. Фотограметрията предлага отличен баланс между цена, скорост и детайлност при открити терени с малко или никаква растителност. LiDAR, макар и по-скъп, е незаменим в труднодостъпни или обрасли с растителност зони, където се изисква висока точност и пълно покритие на терена. Все по-често в практиката се прилага комбиниран подход, при който се използват силните страни на различните технологии за постигане на най-добри резултати.